(57)【要約】  本発明は、フィルタの損傷に関して診断可能性が最適化された、フィルタ機能付き排ガス浄化装置に関する。該装置は、少なくとも端面が封止されている、貫流する排ガスのためのチャネルを形成するウォールフローフィルタを形成するガス透過性基材からなり、排ガスは、基材から形成されたガス透過性のチャネルのウォールを通って流れる。基材の表面には酸素吸蔵コーティングが設けられており、該基材の流出側の表面上にコーティングされた該酸素球増粘剤材料の質量は、該基材の流入側の表面上にコーティングされた該酸素貯蔵材料の質量よりも高い。
2019526007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫流する排ガスのための、少なくとも端面が封止されたチャネルが形成されているウォールフローフィルタを形成しているガス透過性基材からなる、フィルタ機能を備えた排ガスを浄化するための装置であって、該排ガスは、基材から形成されたガス透過性チャネルのウォールを通って流れ、基材の表面には、酸素吸蔵コーティングが設けられている該装置であって、
基材の流出側の表面上に被覆された酸素吸蔵材料の質量が、基材の流入側の表面上に被覆された酸素吸蔵材料の質量よりも高いことを特徴とする、上記の装置。
【請求項２】
前記酸素吸蔵材料の質量が、前記装置を通る排ガスの流路上で不均質に分布しており、該酸素吸蔵材料の量が流出側に向かって増加していることを特徴とする、請求項１に記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項３】
前記基材の流出側の表面上の酸素吸蔵材料の割合が、前記酸素吸蔵材料の全質量に対して５０％よりも多いことを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項４】
前記酸素吸蔵材料が、前記装置の流出面上にのみ被覆されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項５】
前記装置が、セラミック基材の表面上に被覆された、前記酸素吸蔵材料としての酸化セリウムを有する微粒子捕集フィルタであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項６】
前記流出面上のコーティングの孔径が基材の孔径よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項７】
入口チャネルの直径が、出口チャネルに対して１より大きいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項８】
前記装置が、ガソリンエンジンの排ガスの流路において、三元触媒の後ろに配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の排ガスを浄化するための装置。
【請求項９】
フィルタ機能を有する排ガス浄化のための装置を診断する方法であって、該装置はガス透過性基材からなるウォールフローフィルタであり、これは、流入面および流出面が交互に封止されたチャネルを有することにより、排ガスの流れが、そのチャネルのウォールを介して生じ、そして、チャネルのウォールを形成する基材は酸素吸蔵コーティングを有し、該コーティングは、該基材の流入側の表面上および流出側の表面上に異なる割合で被覆されており、ここで、該ウォールフローフィルタの流出面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量は、流入面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量よりも多く、前記装置のフィルタ機能を診断するために酸素吸蔵能力が算出され、そして、機能している装置に関する酸素吸蔵能力の参照値と比較し、そして、その比較に基づいて、該装置のフィルタ機能に関する診断情報を得る、上記の方法。
【請求項１０】
前記貯蔵能力が減少している場合に、損傷の程度が定量化され、減少している貯蔵能力の、分離度に対する影響が定量的に算出され、そして、規定された分離度のしいき値を下回る場合、装置は、フィルタ機能に関して不良と診断されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
フィルタ機能を有する排ガス浄化のための装置を診断する方法であって、該装置の酸素吸蔵能力の測定から、装置のフィルタ機能に関する診断情報が導出され、ここで、該装置は請求項１〜９のいずれか一つに記載のウォールフローフィルタであり、酸素吸蔵材料の酸素吸蔵能力の算出は、酸素吸蔵材料の全質量に基づいており、基材の流出側の表面上の全質量に対して＞５０％の割合まで被覆されており、その際、酸素吸蔵能力はラムダプローブによって測定され、少なくとも一つのラムダプローブは、装置の前の流路内にあり、かつ、別のラムダプローブが、装置の直後の流路内にあり、そして、排ガス中の酸素含有量が急激に変化した場合には、装置の前後のラムダプローブの信号の比較から貯蔵能力が決定される、上記の方法。
【請求項１２】
フィルタ機能を有する排ガス浄化のための装置を診断する方法であって、該装置はガス透過性基材からなるウォールフローフィルタであり、これは、流入面および流出面が交互に封止されたチャネルを有することにより、排ガスの流れが、そのチャネルのウォールを介して生じ、そして、チャネルのウォールを形成する基材は酸素吸蔵コーティングを有し、該コーティングは、該基材の流入側の表面上および流出側の表面上に異なる割合で被覆されており、ここで、該ウォールフローフィルタの流出面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量は、流入面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量よりも多く、フィルタ機能を診断するために、ウォールフローフィルタの前後で測定された、ラムダの設定値の急激に変化する範囲内のラムダ値の推移が利用され、ウォールフローフィルタの前後のラムダ信号のための評価時点は、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の勾配の推移の評価から算出され、このために、これらのラムダ値の差、または、代替的に、それぞれのプローブ電圧の差が算出され、この時点に対するラムダ値またはプローブ電圧の差をしいき値と比較して、このしいき値を超える場合にウォールフローフィルタは故障していると診断される、上記の方法。
【請求項１３】
フィルタ機能を有する排ガス浄化のための装置を診断する方法であって、該装置はガス透過性基材からなるウォールフローフィルタであり、これは、流入面および流出面が交互に封止されたチャネルを有することにより、排ガスの流れが、そのチャネルのウォールを介して生じ、そして、チャネルのウォールを形成する基材は酸素吸蔵コーティングを有し、該コーティングは、該基材の流入側の表面上および流出側の表面上に異なる割合で被覆されており、ここで、該ウォールフローフィルタの流出面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量は、流入面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量よりも多く、フィルタ機能を診断するために、ウォールフローフィルタの後の勾配の推移の評価から、勾配曲線の極値（ピークＡ）の直後の時点に続く、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の推移を観察することによってウォールフローフィルタの後のラムダ信号のための評価時点が算出され、そして、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の推移において、勾配の推移の極値（ピークＡ）の直後に続いてプラトー（Ｐ）が検出された場合、または、ラムダ設定値の新たな急激な変化が生ずる前に、ウォールフローフィルタの後のランダム値の勾配曲線において第二の極値が検出された場合に、ウォールフローフィルタは故障していると診断される、上記の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ機能、好ましくは、微粒子捕集フィルタを有する排ガスを浄化するための装置およびこの装置のための診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスシステムのためのフィルタは、特に、ディーゼルエンジンのための微粒子捕集フィルタとして知られている。微粒子捕集フィルタは、ガソリンエンジンにおいても使用されている。排ガスの浄化に関連する部品は、オンボード診断（ＯＢＤ）によって車両運転の法的要求に従って監視されなければならず、かつ、その故障または低下した効率を検知して通知しなければならない。特に、従来技術で知られているディーゼルエンジンでは、圧力センサによってフィルタ機能の診断を行い、フィルタの圧力差から診断情報を得ることができる。ガソリンエンジンの排ガスライン中にフィルタを使用する場合、このような診断は非常に困難である。というのも、著しく低い、許容される排ガスの逆圧は、フィルタにおけるブレイクスルーを確実に検出することを可能にしないからである。したがって、特に、排ガスの逆圧が低いシステムでは、診断のための非圧力ベースの方法が有利に提供されている。
【０００３】
ドイツ国特許出願第１９６  ０６  ６５２  Ａ１号明細書（特許文献１）からは、二つのラムダプローブを用いて酸素吸蔵能力を有する触媒の老化の程度を測定することが知られている。触媒の運転中に、触媒の前後のラムダプローブの信号から同定された触媒の酸素充填モデルのパラメータは、それらの推移に関して考慮され、そして、これらから、老化の程度に関する診断情報が形成される。フィルタ機能に関する診断はここでは行われていない。
【０００４】
ドイツ国特許出願公開第  １０  ２００９  ０００  ４１０  Ａ１号明細書（特許文献２）には、触媒機能およびフィルタ機能を有する排ガス後処理装置の診断方法および装置が記載されている。触媒の有効性に対する診断情報から、フィルタ装置の機能を推論している。その診断のために、酸素吸蔵能力を測定するべくラムダプローブの信号が利用されている。このために、触媒またはその多孔質の下地基材は、触媒活性材料で被覆されている。これは、チャネルのウォールのブレイクスルーが触媒の有効率の低下をもたらし、それ故、減少したろ過効果を診断できるという前提から出発している。しかしながら、この方法は低い選択性しか示さない。というのも、一つには、フィルタ機能を低下させることなく触媒の有効率を低下させる可能性があり、そしてさらには、シールされたチャネルの端面のプラグ領域におけるブレイクスルーの場合、たとえ粒子がろ過されずに通過し得るとしても、さらに良好な触媒活性が与えられ、また、フィルタを出るまでに、チャネルのウォール上で触媒の反応が既に起こっているからである。プラグ領域のブレイクスルーは、部材内の熱応力に起因する可能性が最も高いため、可能な限り安全に検知しなければならない。
【０００５】
ドイツ国特許出願公開第  １０  ２０１１  １０６  ９３３  Ａ１号明細書（特許文献３）には、四元触媒の診断方法が記載されており、該方法では触媒装置の酸素吸蔵能力が測定される。貯蔵能力は、フィルタの後のラムダプローブ信号を用いて、そしてリッチ−リーン／リーン−リッチの急激な変化（Ｆｅｔｔ−ｍａｇｅｒ／ｍａｇｅｒ−Ｆｅｔｔ  Ｓｐｒｕｎｇ）に対する反応として算出される。フィルタの損傷は、減少する貯蔵能力から診断される。
【０００６】
ドイツ国実用新案出願公開第  ２０  ２００９  ０１８  ９０１  Ｕ１号明細書（特許文献４）からは、触媒活性微粒子捕集フィルタが知られており、多孔質の基材において、その貫流の方向にチャンネルが既に存在しており、該チャネルは、流入側と流出側とで交互にシールされている。したがって、排ガスの流れは、フィルタ基材を通って流出側にのみ流れることができる。貯蔵材料の最適な有効利用を達成するために、貯蔵材料を含むコーティングは、流入側の貯蔵材料の濃度が最も高くなるように、基材上または基材内に不均等に導入される。記載されているのは、流入側および流出側両方のコーティング、並びに基材の孔内のコーティングである。貯蔵材料の全量に基づいて、それぞれ場合において、大部分のコーティングが、基材の流入面上および孔内に存在する。実施形態（図８）においては、さらに、チャネルのゾーンが記載されており、これは、低い割合の貯蔵材料で外側面上だけが被覆されている。流入側上の表面または孔内における過剰量でのコーティングの不均等性は、それらが最適化された酸素吸蔵効果を可能にするように選択される。適用または導入された材料は、流入する排ガスとの相互作用において、無傷のフィルタのために可能な限り高い貯蔵効率を保証するように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ国特許出願第１９６  ０６  ６５２  Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許出願公開第  １０  ２００９  ０００  ４１０  Ａ１号明細書
【特許文献３】ドイツ国特許出願公開第  １０  ２０１１  １０６  ９３３  Ａ１号明細書
【特許文献４】ドイツ国実用新案出願公開第  ２０  ２００９  ０１８  ９０１  Ｕ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、その目的のために、優れた診断特性を備えた、フィルタ機能、特に、微粒子捕集フィルタを有する排ガスを浄化するための装置を提供すること、および、そのろ過性の異常を可能な限り正確に検知できる、該装置の診断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は、請求項１に記載の排ガス後処理装置、および請求項９および１１〜１３に記載の診断方法によって解決される。さらなる有利な実施形態は、従属請求項および説明から明らかになるであろう。
【００１０】
発明の利点
フィルタ機能を有する排ガスを浄化するための装置は、ウォールフローフィルタを形成するガス透過性基材から構成されており、該ウォールフローフィルタは貫流する排ガスのための、少なくとも端面がシールされたチャネルを有する。排ガスは、基材から形成されたガス透過性のチャネルのウォールを通って、チャネルの端面のシール部を介して推進され、ここで、基材の表面には酸素吸蔵コーティングが設けられている。酸素吸蔵コーティングは、好ましくは、酸化セリウムである。本発明によれば、酸素吸蔵材料は、基材の表面上の、装置の流出側に主に被覆されている。これは、流出側から行われた、基材のウォール中の孔のコーティングであることができ、これは、特に、排ガスの低い逆圧を達成するのに有利である。酸素吸蔵材料の質量に基づいて、基材の流出側の表面上の被覆された部分の割合は、基材の流入側の表面上のそれよりも高い。この場合、それは、異なる層の厚さまたは表面の被覆された領域であってもよい。ここで、本発明に本質的なことは、良好な診断可能性のために、無傷の装置と欠陥のある装置に関する貯蔵能力の差が可能な限り高いことである。これは、不均一なコーティングによって達成される。装置のブレイクスルー、すなわち、プラグ領域またはウォール領域における漏れの場合、排ガス流の少なくとも一部はろ過されずに装置を通過する。したがって、流入側では、酸素吸蔵コーティングは有効なままであり、そして、フィルタ装置の機械的欠陥に起因する減少した吸蔵能力の測定可能な効果を低減する。したがって、診断可能性に関して最適化されたコーティングは、流出面上に過剰重量の酸素吸蔵材料を有する。これは、ウォールの基材を通るガスの移動が起こる場合にのみ、完全に有効となる。
【００１１】
それ故、本発明によれば、酸素吸蔵材料の質量が、流出側に向かって増加するように、装置を通る排ガス流路上に不均質に分布していることが有利である。好ましい実施形態では、基材の流出面上に被覆された酸素吸蔵材料の量は、装置の酸素吸蔵材料の全質量に対して５０％超である。
【００１２】
特に好ましい実施形態では、基材は流入面上に酸素吸蔵コーティングを有しておらず、したがって装置の流出側のみが、装置の流出側の表面上を酸素吸蔵物質で被覆されている。流出側のプラグ領域におけるブレイクスルーの場合、排ガスは、酸素吸蔵コーティングをほぼ完全に通過して流れる。
【００１３】
好ましい実施形態では、装置は、酸素吸蔵材料として、セラミック基材、例えば、コーディエライトの表面に被覆された酸化セリウムおよび／または酸化セリウムを含む混合物を有する粒状物フィルタである。有利には、本発明によれば、コーティングの平均細孔サイズは、基材の細孔サイズより小さく、基材は、好ましくは３０μｍ未満、より好ましくは１０〜２０μｍの細孔サイズを有する。
【００１４】
有利な展開において、ウォールフローフィルタの入口チャネルの直径は、出口チャネルに対して１より大きい比を有する。したがって、入口チャネルの直径はより大きく、それによって出口チャネルに対する入口チャネルの流動抵抗はより小さい。それ故、入口チャネルのプラグ領域でブレイクスルーが生じる場合、排ガスは、入口チャネルの減少した流れ抵抗を介することが好ましく、かつ、それを通ってほとんど妨げられないことから、出口側に被覆された酸素吸蔵材料が排ガス流に対して有効にならない。場合によっては存在する入口面のコーティングも同様に、低下した有効性で流れる。というのも、より高い流量によって、酸素吸蔵材料との相互作用の低下が生ずるからである。したがって、ブレイクスルーの場合には、測定可能な酸素吸蔵能力の低減効果がより明確であるため、改善された診断を行うことができる。本発明によれば、フィルタ機能付き排ガス浄化装置は、好ましくは、三元触媒コンバータの後ろのガソリンエンジンの排ガスの流路に配置されたパティキュレートフィルタである。改善された診断可能性は、排ガス逆圧の増加が望ましくないことから、フィルタ機能の設計は、フィルタ全体にわたる高められた圧力降下が減少するようなものでなければならない。
【００１５】
フィルタ機能を有する排ガス浄化装置の診断のための本発明による方法は、チャネルの流入側および流出側が交互に封止されたガス透過性基材からなるウォールフローフィルタを診断する方法である。排ガス流は、チャネルのウォールを通過する。チャネルのウォールを形成する基材は酸素吸蔵コーティングを有し、基材の流入側の表面上および流出側の表面上で異なる割合で被覆されており、ウォールフローフィルタの流出面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量は、流入面上のコーティングの酸素吸蔵材料の量よりも多く、かつ、装置のフィルタ機能を診断するために酸素吸蔵能力が算出され、そして機能的な装置のための酸素吸蔵能力の基準値を用いて測定され、そして、比較に基づいて該装置の機能フィルタに関する診断が行われる。本発明によれば、貯蔵能力が減少したときに損傷の程度が定量化される点で有利であり、その際、分離効率に対する貯蔵能力の減少の影響は、試験で測定された比較データに基づいて定量的に測定され、そして、分離効率の規定されたしいき値を下回っている場合には、装置はフィルタ機能に関して欠陥であると診断される。
【００１６】
フィルタ機能を有する排ガス浄化装置の診断のための本発明の方法は、装置の酸素吸蔵能力の調査から測定されるフィルタ機能に関する診断情報である。該装置は、請求項１〜９に記載のウォールフローフィルタであって、酸素吸蔵材料は、基材の流出側の表面上に、酸素吸蔵材料の全質量に対して＞５０％の割合で被覆されており、そして、酸素吸蔵能力はラムダプローブを介して測定される。この場合、装置の前にある流路に少なくとも一つのラムダプローブがあり、かつ、該装置の直後の流路中に別のラムダプローブがある。排ガス中の酸素含有量の急な変化の場合、貯蔵能力は、排ガスの質量流量の認識下で、装置の前後のラムダプローブの信号の比較から測定される。この場合、リッチ−リーンジャンプから貯蔵能力を測定する方法が知られており、これにより、排ガスの質量流量の割合が算出され、これは、貯蔵層を酸素で充填するために必要である。この場合、このリッチ−リーンジャンプから時間遅延において認識可能であり、装置の前および後ろに配置されたラムダプローブの信号間にある。この流れのフロー時間を考慮して、酸素吸蔵デバイスを補充するために、リーン運転に必要な排ガス量が算出される。酸素吸蔵デバイスを充填した後に、装置の後ろに配置されたラムダプローブの信号は、装置の前に配置されたプローブの信号に続く。時間遅延、排ガス量および装置の前のラムダ値から、酸素吸蔵能力を判断することができる。リーン−リッチジャンプについても、同様の手順を使用できる。リーン−リッチの急激な変化についても対応する手順を使用できる。この場合、酸素の貯蔵が評価される。ここでも、ラムダ＞１からリッチ領域にラムダ値を低下させるまでのラムダの急激な変化の時間遅延の考慮が行われる。酸素の放出は、装置の後のラムダプローブにおけるリッチ領域への信号の急激な変化を遅延させるため、ここでもまた、酸素吸蔵能力は、排ガスの質量、ラムダ値および時間遅延から測定することができる。可能な一実施形態は、ウォールフローフィルタの前のラムダ値とウォールフローフィルタの後のラムダ値との間に囲まれた面積の測定である。広い表面積は、高い酸素吸蔵能力の特徴である。
【００１７】
本発明を、例示的な実施形態を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、ウォールフローフィルタとして設計された、フィルタ機能を有する排ガス後処理装置の概略図である。
【図２】図２は、損傷していないウォールフローフィルタについてのラムダの測定値の推移およびそれらの導出を概略的に示す。
【図３】図３は、プラグ領域で損傷を受けたウォールフローフィルタについてのラムダの測定値の推移およびそれらの導出を図式化している図である。
【図４】図４は、ウォール領域内で損傷を受けたウォールフローフィルタについてのラムダの測定値の推移およびの導出を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１はウォールフローフィルタの概略図を示す。内燃機関に由来する、矢印１で示される排ガス流は、排ガスシステムの従来の−図示されない−排ガス管を通ってウォールフローフィルタに誘導される。これは、ハウジング５およびその中に配置されているガス透過性の基材からなり、そこにはチャンネルが形成されており、該チャネルは、プラグ２、３によって流入面および流出面が交互に封止されており、それにより、排ガス流１がチャネルのウォールを強制的に通過するようにされている。基材は、好ましくはセラミックからなり、通常の実施形態では、１０〜２０μｍの範囲の細孔径を有する。ウォールフローフィルタは、基材の流出側の表面上にコーティング４を有し、該コーティングは、酸素吸蔵材料、例えば、酸化セリウムＣｅｒＯ２からなるか、または、酸化セリウムと他の触媒活性物質との混合物からなる。流入表面上にはコーティングは示されていない。これは同様に存在していてもよいが、本発明によれば、基材の流入側の表面上のコーティングの量は、流出側の表面上のコーティングの量よりも低い。図面に基づいて、以下の装置の可能性のあるエラーとその評価について説明する。装置の温度分布およびそれに関連する不均一な熱負荷に起因して、最も頻繁に起こるエラーの場合のチャネルを閉塞するプラグ３の流出面においてチャネルの漏れまたは破損がある。この場合、流れ方向に見て開放しているチャネルの端部の、今や開いた状態によって、排ガスはほとんど妨害されずに流れる。この場合、排ガス流のろ過は全くないか、または僅かであり、それ故、装置はそのフィルタ機能に関して欠陥があると診断されなければならない。酸素吸蔵能力は、流出側の表面上のコーティングに主としてまたは排他的に依存しており、また、チャネルのウォールを通る流れはほとんど起こらないため、流出側の領域のプラグがブレイクスルーされた場合、酸素吸蔵能力は大幅に減少する。コーティングの酸素吸蔵効果は、ウォールを介して流出面に到達する排ガスに依存する。ウォールを介して流れる排ガス分もまたろ過されるため、酸素吸蔵能力とフィルタ機能との良好な相関が生ずる。材料の欠陥またはその他の機械的な損傷のために漏れが発生した場合、チャネルの流入面を封止しているプラグのブレイクスルーまたはウォールの領域のブレイクスルーも同様に検出できる。ここで、変化した流れの条件は、測定可能な減少した酸素吸蔵能力も配慮されている。
【００２０】
特に、流出面のプラグ３の領域中では、軽微な損傷でさえも認識することが可能である。というのも、流出面上において優勢な酸素吸蔵性のコーティングの不均一な分布によって、特に、流出面のプラグの領域における欠陥が、測定結果に非常に強く影響するからである。
【００２１】
図２は、損傷していないウォールフローフィルタについてのラムダの測定値のプロフィル（上）およびそれぞれの場合の一次導関数（下）を二つの図で示しており、図１について説明した本発明に対応して、これは基材の流出面の表面上に酸素吸蔵材料からなるコーティングを有する。この例では、流入面のフィルタは酸素吸蔵コーティングを有していない。測定信号は、いわゆるブロードバンドプローブで記録されたラムダ値に対応しており、ブロードバンドプローブの測定セルのポンプ電流は、ここに示すラムダ値にマッピングされる。図２の上の図において、破線で示されたラインは、ここで例として示したように、急激な変化を伴う０．９５と１．０５に等しいラムダの設定値の間で揺れ動くラムダの設定値を示す。時点Ｔ１において、内燃機関の燃料計量の対応する制御を介して変換されるラムダの設定値のリッチ−リーンの急激な変化が存在する。ウォールフローフィルタの前のラムダ値（実線）とウォールフローフィルタの後のラムダ値（点線）は、この時間的に遅延した推移に従う。ここに示されている、損傷を受けていないウォールフローフィルタの例では、ガスの流動時間および酸素の吸蔵効果によって、ウォールフローフィルタの前後のラムダ値が認識される。時点Ｔ２においてリーン−リッチの急激な変化が発生し、ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の推移は、再び、新たな設定値に時間遅延を伴って続く。ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の間の時間遅延は、図中のこれらの曲線の間に囲まれた面積Ｆを与え、これはコーティングの酸素吸蔵能力の尺度である。図２の下の図には、ウォールフローフィルタ（実線）の前のラムダ値の一次導関数とウォールフローフィルタ（点線）の後のラムダ測定値が示されている。時点Ｔ１およびＴ２の後の各場合において、ラムダ信号の変化によって引き起こされる勾配の表せることのできる変化が与えられていることが分かる。この場合、後述する評価のために、特に、設定値のそれぞれの急激な変化の間の範囲は興味深い。ここで算出された勾配の推移は、損傷を受けていないウォールフローフィルタの場合において急激に変化した設定値によってもたらされた、時点Ｔ１およびＴ２のそれぞれに直接的な極値Ｓ示す。これらの極値Ｓの間に、別の極値−ピークＡ−が勾配曲線に現れる。これは、勾配曲線における（ピーク）Ａにおけるウォールフローフィルタの前のラムダ値の勾配曲線にも、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の勾配曲線においても見られる。勾配の極値の符号は、設定値の急激な変化の方向に依存する。
【００２２】
図３は、図２を参照して説明したラムダ測定値の推移およびそれらの一次導関数を同じ表現形式で、損傷したウォールフローフィルタについて示している。これは、流出面のプラグ領域中のブレイクスルーを有する。ウォールフローフィルタの後の、点線で示されたラムダ信号の推移は、図２に比べて変化した推移を示していることが分かる。図２の損傷していないウォールフローフィルタについて示されているウォールフローフィルタの前のラムダ値（実線）とウォールフローフィルタの後のラムダ値（点線）との間の最大の時間遅延の領域において、図３に示す場合については、ウォールフローフィルタの後のラムダ値に時間的に近い後続部分が、ウォールフローフィルタの前のラムダ値となっている。ウォールフローフィルタの後のラムダ信号は、信号の最初の追従の後、前記領域内の小さなプラトーＰを示す。ウォールフローフィルタの後のラムダの推移の変化は、下の図のグラフに対応して示されている。ウォールフローフィルタの後のラムダ値の最初の導出の過程は、ピークＡに続く第二のピークＢを有し、これは損傷を受けていないウォールフローフィルタでは観察されない。また、フィルタの前後のラムダ値の曲線の間に囲まれた面積Ｆは、図２の同じ場所に見える面積Ｆよりも小さいことが分かる。さらに、勾配推移の極値−ピークＳ−は、ラムダの設定値の急激な変化の時点Ｔ１およびＴ２においてそれぞれの場合に認識され得る。
【００２３】
図４には、ウォールの領域中に損傷を受けたウォールフローフィルタのラムダの測定値およびその一次導関数の推移が図式的に示されている。曲線の推移は、図２および図３について説明したのと同じ表現形式で示されている。図３を参照して上述したように、ラムダ値およびそれらの一次導関数の類似した推移が定性的に得られることが分かる。異なる大きさの形状において、プラトーＰも、ピークＡも、そして、フィルタの後のラムダ値の勾配の曲線推移に現れるピークＢも認識される。推移の異なる定量的な形態は、それぞれの損傷パターンについての特徴である。
【００２４】
以下では、上述した酸素吸蔵能力に基づく診断コンセプトに相補的な、または代替的に利用可能な、それにより本発明によるウォールフローフィルタのフィルタ機能に対する損傷の検出を行うことのできる診断コンセプトについて説明する。排ガスの質量流量において、ラムダ制御装置および設定値信号におけるそれの制御行程によって、エンジン中で燃焼する燃料空気混合物の燃焼の変化がもたらされ、これは、ラムダ値の影響を急激に変化させる周期的なものとしてエンジンの出口で測定可能である。ラムダ制御の制御行程では、噴射すべき燃料質量の設定値を重ね合わせる。この制御行程は、ラムダ信号に対する周期的に変化する影響として内燃機関の出口から最終的に測定可能である。ラムダプローブを用いて、この信号を測定することができ、ジャンププローブ（Ｓｐｒｕｎｇｓｏｎｄｅ）におけるプローブ電圧、または代替的に、ブロードバンドプローブの測定セルのポンピング電流が測定されて、ラムダ値に変換される。本発明による方法のために、少なくとも一つのラムダプローブからの信号が、ウォールフローフィルタの前および後に使用される。以下に説明する方法のために、これらの値は入力変数である。第一の実施形態では、酸素吸蔵能力の測定を説明した。さらなる実施形態では、ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の差を使用する方法を以下に説明する。ラムダの設定値のリッチ−リーンの急激な変化の後、ウォールフローフィルタの後のラムダ値が値１を超える時点を待つ。ウォールフローフィルタの後のラムダ値の勾配が、時間的に評価される。第一の発生する局所的な極値（ピークＡ）が算出され、そして、勾配曲線の極値の時間的に後に、ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の差が形成される。リーン−ファットの急激な変化のためにも同じ手順が使用できる。この場合、ウォールフローフィルタの後でラムダ値が１の値を下回る場合、それは異なって算出される。さらに、貫流するガスの質量に応じて適用可能なダウンタイム（Ｖｅｒｚｕｇｚｅｉｔ）が利用できる。この場合、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の勾配の極値（ピークＡ）から、適用可能なダウンタイムが経過した時点が算出される。ウォールフローフィルタの前後のラムダ値は、これらから差を形成するためにこの時点で利用される。該差が定義可能なしきい値を超える場合、ウォールフローフィルタが破損していると仮定される。破損したウォールフローフィルタの場合、プラトーＰの領域におけるラムダの差が評価される。記載された方法が損傷を受けていないウォールフローフィルタに適用される場合、ウォールフローフィルタの後のラムダ値が、ウォールフローフィルタの前のラムダ値にすでに再び近づいている測定時点が与えられる。したがって、損傷を受けていないウォールフローフィルタの場合には、ラムダの差は量においてより少ない。記載されたラムダの差に基づいて、損傷に関する定量的な記述が可能である。しきい値および場合によっては適用可能なダウンタイムは、例えば、テストベンチでのテスト実行に基づいて算出できる。前述のラムダの差の方法は、損傷の検出の選択性を改善するために、上述の酸素吸蔵能力を評価する方法と組み合わせることができる。
【００２５】
他の実施形態を以下に説明する。この場合、ウォールフローフィルタの後のラムダ信号の推移において、本発明により、損傷したウォールフローフィルタを検出することが可能である。このために、その推移自体および／またはその勾配が評価される。ウォールフローフィルタの後のラムダ値の推移は、リーン−リッチまたはリッチ−リーンの急激な変化の直後の範囲におけるラムダ設定値に従う。ここでは、第一の急激な変化−ピークＳが形成される。損傷していないウォールフローフィルタの場合に、これは、ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の曲線のほぼＳ字形状の輪郭において検出される。損傷を受けていないウォールフローフィルタの場合には、ウォールフローフィルタの前と後のラムダ値それぞれにピークＡが形成される。ピークＡの発生後、ウォールフローフィルタの後のラムダ値のプラトー形状の推移が検出されるかどうかの評価が行われる。これは、ウォールフローフィルタの後のラムダ値のある期間にわたる一定値に基づいて行うことができるか、または、勾配推移における別の極値（ピークＢ）が、ラムダ設定値の新たな設定値の急激な変化の前に見られるかどうかが観察される。ピークＡに続く第二の極値（ピークＢ）およびプラトーの発生は、損傷したウォールフローフィルタの特徴である。
【００２６】
酸素吸蔵能力を計算する方法は、原理的に、ブロードバンドプローブおよびホッピングプローブの両方に適用することができる一方で、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の推移におけるピークＢまたはプラトーＰを検出するための記載された方法は、ウォールフローフィルタの前のブロードバンドプローブおよびウォールフローフィルタの後のブロードバンドプローブを用いた測定にのみ適用可能である。急勾配のプローブ信号のために、二点の谷間は一つのピーク（Ａ）しか提供しないため、プラトーの形成を評価することはできない。しかしながら、説明したラムダの差の方法は、ウォールフローフィルタの前後にジャンププローブを使用する場合にも適用可能である。上述したように、ここでも同様に、ウォールフローフィルタの後のラムダ値の勾配のピークＡよりも後の時点が利用あれ、この時点に対するウォールフローフィルタの前後のラムダプローブのプローブ電圧の差が評価される。
【符号の説明】
【００２７】
１．  排ガス流
２．  流入面のプラグ
３．  流出面のプラグ
４．  コーティング
６．  ハウジング
Ｓ．  リッチ−リーンまたはリーン−リッチの急激な変化に直接続く、ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の勾配曲線のピーク値／極値
Ａ  ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の勾配曲線のピーク値／極値（ピークＳの後に最初に測定可能な極値）
Ｂ  ウォールフローフィルタの後のラムダ値の勾配曲線のピーク／極値（ピークＡの後の場合によっては二番目に測定可能な極値）
Ｆ  ウォールフローフィルタの前後のラムダ値の経時的推移の曲線間の線図に囲まれている面積
Ｔ１  ラムダプローブ信号の設定値のリッチ−リーンの急激な変化の時点
Ｔ２  ラムダプローブ信号の設定値のリーン−リッチの急激な変化の時点
Ｐ  ウォールフローフィルタの後のラムダ値の推移におけるプラトー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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